控制焊接变形工艺问题及解决措施

控制焊接变形工艺问题及解决措施
4.1 焊接变形产生的原因
1、加热对焊缝金属的物理性能的影响有哪些？
焊接加热对焊缝金属的物理性能有很大的影响，主要包括硬度（或弹性模量E）增加、屈服点降低以及伸长率增加等。

低碳钢焊接时焊缝金属的物理性能变化如图40所示。

2、为什么焊接会引起变形？
在高温下沿着焊道方向焊缝金属逐渐增加，电弧附近的峰值温度可以达到几千摄氏度，这使靠近焊缝的较热金属比远
离焊缝的较冷金属更加膨胀，但较冷金属会阻止来自于较热金属的膨胀力，使工件金属形成永久性变形。

当工件冷却时，热收缩力将使焊缝金属收缩；此时某些收缩力会分布于变形的工件金属中，而在工件的刚性部分，这些收缩力不会分布开并残留在工件内部，形成内应力，如图41所示。

3、施焊在长形焊接件上的焊缝是如何产生变形的？
焊接时沿整个焊缝长度会产生收缩，如图42所示，收缩总是产生于焊缝金属和母材金属之间。

4、控制收缩和变形程度的因素有哪些？
①外部夹具的拘束作用；
②大型焊件的内部拘束；
③焊件自身的刚度；
④焊接热量输入和焊接速度；
⑤冷却速度。

这些因素的交互作用十分复杂，对于最简单焊缝的收缩和变形进行计算和预测也是很困难的，但可以采取一些措施、工艺步骤控制收缩和变形量。

5、在哪些部位会看到焊接收缩和变形的影响？
沿焊缝轴线部位易引起纵向收缩，沿垂直于焊缝轴线部位易引起横向收缩，如图43(a)所示。

在丁字形焊缝的十字交叉部位容易变形，如图43(b)所示。

这种变形主要是由焊缝熔敷金属和热影响区金属共同作用引起的。

根据焊缝中心轴线的位置不同，给向收缩对工件的影响作用也不同，如图44所示。

焊缝总是收缩，中性轴长度不变。

所以中性轴总是弯向焊缝。

6、导致焊接变形的最直接的控制因素是什么？
主要是焊接熔敷过量，焊接熔敷过量是经常被忽视的引
起变形的原因。

由于缺乏对焊接过程的准确把握，设计者可
能会制定较大的焊缝尺寸；当零部件送到工厂的车间时，车
间技术人员为了安全地进行焊接，将零件的尺寸进一步增加，最后焊接操作者为了确保得到牢固的焊缝，又进一步增加了焊缝的尺寸，结果是最初6mm的角焊缝最后被焊成12mm的角焊缝尺寸。

焊接操作者可能没有意识到焊缝金属与焊脚尺寸成平
方关系，结果焊脚尺寸增加6mm使得焊缝熔敷金属成倍增加，同时还明显增加焊缝的收缩变形，也会增加4倍的焊接费用，因此过量熔敷的焊缝金属是不必要的。

在图45(a)中，焊接熔敷过量会增加焊缝的收缩力；在图45(b)中，采用小尺寸焊缝会降低变形；在图45(c)中，采用断续焊缝可以减小焊缝长度，并可以进一步减小焊缝收缩和变形。

4.2 控制收缩和变形
1、明显减小焊缝变形的步骤有哪些？
减小焊缝变形的主要步骤如图46～图48所示。